(57)【要約】【課題】  ジェットポンプの閉塞を抑制することができる揚砂設備及び揚砂方法を提供する。【解決手段】  揚砂設備１は、集砂ピット３に溜まった砂を吸入管７から吸い込み吐出管１３を通じて沈砂池１０の外に排出するジェットポンプ５と、吸入管７における水圧と吐出管１３における水圧との差圧を計測する差圧計１９と、吐出管１３を流動する水を集砂ピット３に向けて噴射する噴射ノズルｎ２と、を備えている。そして、差圧計１９で計測された差圧が所定値以下になった場合には、給水管９からの加圧水を吸入管７に逆流させて逆洗処理を行い、逆洗処理を所定回数行った後において、差圧が所定値以下になった場合には、噴射ノズルｎ２によって集砂ピット３に向けて水を噴射する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
沈砂池の集砂ピットに溜まった固形物を前記沈砂池の外に排出する揚砂設備において、
前記集砂ピットに溜まった前記固形物を吸入管から吸い込み、吐出管を通じて前記沈砂池の外に排出するジェットポンプと、
前記ジェットポンプの前記吸入管における水圧と前記吐出管における水圧との差圧を計測する差圧計測部と、
前記ジェットポンプの前記吐出管に接続され、前記吐出管を流動する水を前記集砂ピットに向けて噴射する噴射部と、を備え、
前記差圧計測部で計測された前記差圧が所定値以下になった場合には、前記ジェットポンプの前記吸入管に水を逆流させて逆洗処理を行い、
前記逆洗処理を所定回数行った後において、前記差圧計測部で計測された前記差圧が前記所定値以下になった場合には、前記噴射部によって前記集砂ピットに向けて水を噴射することを特徴とする揚砂設備。
【請求項２】
沈砂池の集砂ピットに溜まった固形物をジェットポンプの吸入管から吸い込み、前記ジェットポンプの吐出管を通じて前記沈砂池の外に排出する揚砂方法において、
前記ジェットポンプの前記吸入管における水圧と前記吐出管における水圧との差圧が所定値以下になった場合には、前記ジェットポンプの前記吸入管に水を逆流させて逆洗処理を行い、
前記逆洗処理を所定回数行った後において、前記差圧が前記所定値以下になった場合には、前記吐出管を流動する水を前記集砂ピットに向けて噴射することを特徴とする揚砂方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沈砂池の集砂ピットに溜まった固形物を当該沈砂池の外に排出する揚砂設備及び揚砂方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、下記特許文献１に記載の揚砂設備が知られている。この公報に記載された揚砂設備は、浄水場や下水処理場等において、原水に含まれる沈降性物質（例えば、砂等）や、缶及びビニール等を原水から除去するための沈砂池で用いられるものであり、沈砂池の集砂ピットに溜まった砂等を吸入管から吸い込んで吐出管から排出するジェットポンプを備えている。この種の揚砂設備において、集砂ピットの砂の堆積量が多すぎる場合や砂の流動性が悪い場合には、吸入管が砂を吸い込み切れなくなり、ジェットポンプが閉塞状態となってしまう場合がある。このような場合、この種の揚砂設備においては、ジェットポンプの駆動水を吸入管に逆流させることで逆洗処理を行い、吸入管付近の砂の流動性を改善して閉塞状態を解消する方法がある。
【特許文献１】特開２００１−１９３７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような逆洗処理によっては、吸入管付近に溜まった砂の流動性は改善されるが、集砂ピットにおいて吸入管から離れた位置の砂の流動性は改善されにくい。このため、閉塞のたびに上記のような逆洗処理を行ったとしても、集砂ピットのうち吸入管から離れた位置においては、砂の流動性が徐々に悪化することになる。このため、集砂ピットにおける砂が流動するための有効な容積が徐々に小さくなっていき、ジェットポンプの閉塞が頻繁に起こりやすくなってしまう。
【０００４】
そこで、本発明は、ジェットポンプの閉塞を抑制することができる揚砂設備及び揚砂方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る揚砂設備は、沈砂池の集砂ピットに溜まった固形物を沈砂池の外に排出する揚砂設備において、集砂ピットに溜まった固形物を吸入管から吸い込み、吐出管を通じて沈砂池の外に排出するジェットポンプと、ジェットポンプの吸入管における水圧と吐出管における水圧との差圧を計測する差圧計測部と、ジェットポンプの吐出管に接続され、吐出管を流動する水を集砂ピットに向けて噴射する噴射部と、を備え、差圧計測部で計測された差圧が所定値以下になった場合には、ジェットポンプの吸入管に水を逆流させて逆洗処理を行い、逆洗処理を所定回数行った後において、差圧計測部で計測された差圧が所定値以下になった場合には、噴射部によって集砂ピットに向けて水を噴射することを特徴とする。
【０００６】
この揚砂設備においては、例えば、集砂ピットに大量の固形物が流れ込む場合や、固形物の流動性が悪くなった場合には、ジェットポンプによって固形物を吸い込み切れなくなり、吸入管における水圧と吐出管における水圧との差圧が降下することになる。この差圧は、差圧計測部によって計測され、差圧が所定値以下になった場合には、吸入管に水を逆流させる逆洗処理が行われる。この逆洗処理によって、吸入管から集砂ピットに溜まった固形物に水が噴射され、噴射を受けた固形物の流動性が改善される。ところが、集砂ピットの固形物のうち、吸入管から比較的離れた位置では、水の噴射の影響が十分に及ばないため固形物の流動性が改善されにくく、このような逆洗処理を繰り返したとしても、固形物の流動性が徐々に悪化していく。
【０００７】
しかし、この揚砂設備によれば、逆洗処理を所定回数行った後に上記差圧が所定値以下になった場合には、噴射部によって集砂ピットに向けて水が噴射されるので、吸入管から比較的離れた位置においても、噴射部からの噴射によって固形物の流動性が改善される。このように、逆洗処理が所定回数繰り返されるうちに、上記噴射部からの噴射が行われる結果、吸入管から比較的離れた位置に溜まった固形物が固まってしまうことが抑制され、集砂ピットにおける砂を流動させるための有効な容積が十分に確保されるので、ジェットポンプの閉塞を効果的に抑制することができる。
【０００８】
本発明に係る揚砂方法は、沈砂池の集砂ピットに溜まった固形物をジェットポンプの吸入管から吸い込み、ジェットポンプの吐出管を通じて沈砂池の外に排出する揚砂方法において、ジェットポンプの吸入管における水圧と吐出管における水圧との差圧が所定値以下になった場合には、ジェットポンプの吸入管に水を逆流させて逆洗処理を行い、逆洗処理を所定回数行った後において、差圧が所定値以下になった場合には、吐出管を流動する水を集砂ピットに向けて噴射することを特徴とする。
【０００９】
この揚砂方法においては、例えば、集砂ピットに大量の固形物が流れ込む場合や、固形物の流動性が悪くなった場合には、ジェットポンプによって固形物を吸い込み切れなくなり、吸入管における水圧と吐出管における水圧との差圧が降下することになる。そこで、この差圧が所定値以下になった場合には、吸入管に水を逆流させる逆洗処理が行われる。この逆洗処理によって、吸入管から集砂ピットに溜まった固形物に水が噴射され、噴射を受けた固形物の流動性が改善される。ところが、集砂ピットの固形物のうち、吸入管から比較的離れた位置では、水の噴射の影響が十分に及ばないため固形物の流動性が改善されにくく、このような逆洗処理を繰り返したとしても、固形物の流動性が徐々に悪化していく。
【００１０】
しかし、この揚砂方法によれば、逆洗処理を所定回数行った後に上記差圧が所定値以下になった場合には、集砂ピットに向けて吐出管を流動する水が噴射されるので、吸入管から比較的離れた位置においても、噴射部からの噴射によって固形物の流動性が改善される。このように、逆洗処理が所定回数繰り返されるうちに、上記吐出管を流動する水の噴射が行われる結果、吸入管から比較的離れた位置に溜まった固形物が固まってしまうことが抑制され、集砂ピットにおける砂を流動させるための有効な容積が十分に確保されるので、ジェットポンプの閉塞を効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の揚砂設備及び揚砂方法によれば、ジェットポンプの閉塞を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る揚砂設備及び揚砂方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１に示す沈砂池１０は、浄水場や下水処理場に適用されるものであり、処理対象となる原水に含まれる砂等の沈降性物質を除去するために利用され、後工程に導入するための前処理を実施する。
【００１４】
沈砂池１０に導入された原水に含まれる砂（固形物）は、沈砂池１０の底部に堆積する。堆積した砂は、図示しない噴射装置によって集められ、凹状に形成された集砂ピット３に溜まる。沈砂池１０に設置された揚砂設備１は、集砂ピット３に溜まったこの砂を、ジェットポンプ５によって沈砂池１０外に排出するための設備であり、制御部４による制御の下で動作する。
【００１５】
揚砂設備１が備えるジェットポンプ５は、集砂ピット３の上方に配置されている。ジェットポンプ５には、下方に延びる吸入管７が連結されており、この吸入管７の下端は集砂ピット３の中心付近に開口している。また、ジェットポンプ５には、高圧の加圧水が供給される給水管９が連結され、更に、沈砂池１０の外まで延びる吐出管１３，１４が連結されている。なお、給水管９にはバルブＶ９が設けられ、吐出管１３と吐出管１４との間にはバルブＶ１３が設けられており、これらのバルブＶ９，Ｖ１３は、それぞれ制御部４からの信号によって開閉される。
【００１６】
このような構成に基づき、ジェットポンプ５は、給水管９から供給される加圧水を吐出管１３，１４から排出しながら、集砂ピット３に溜まった砂を水と一緒に吸入管７から吸い込んで、吐出管１３，１４から沈砂池１０の外へ排出する。具体的には、貯水槽１５の水がポンプｐ１によって加圧されて、給水管９を通じてジェットポンプ５内の加圧水室５ａに加圧水として供給されると、この加圧水はジェットポンプ５内部で噴射室５ｂに向けて斜め上に噴射される。噴射室５ｂに噴射された加圧水は、噴射室５ｂを高い流速で通過し、吐出管１３，１４を通じて沈砂池１０の外へ排出される。このような高流速の加圧水の流動によって、噴射室５ｂの下方に真空状態が形成されて吸入管７に吸引力が発生し、集砂ピット３に溜まった砂及び水が吸入管７の下端開口７ａに吸い込まれる。吸い込まれた砂及び水は、吸入管７及び噴射室５ｂを経由し、吐出管１３，１４を通じて加圧水と一緒に沈砂池１０の外に排出されることになる。
【００１７】
集砂ピット３において、吸入管７の下端開口７ａ付近には、掘削ノズルｎ１が複数配置されている。掘削ノズルｎ１は、給水管９から分岐した掘削ラインＬ１に接続されており、ポンプｐ１からの加圧水の一部を、斜め下方に向けて下端開口７ａ付近に噴射する。このような加圧水の噴射によって、集砂ピット３中央の下端開口７ａ付近の砂の流動性を高めることができ、吸入管７による砂の吸い込みを円滑にすることができる。なお、掘削ラインＬ１には、制御部４からの信号によって開閉操作がされるバルブＶ２１が設けられている。
【００１８】
更に、集砂ピット３には、噴射ノズル（噴射部）ｎ２が複数配置されている。噴射ノズルｎ２は、掘削ノズルｎ１よりも吸入管７から離れて配置されており、吐出管１３から分岐したラインＬ２に接続されている。この噴射ノズルｎ２は、吐出管１３を高い流速で通過する砂と水との混合流体の一部を、ラインＬ２を通じ、斜め下方に向けて集砂ピット３内に噴射する。この噴射によって、吸入管７の下端開口７ａから離れた位置に溜まった砂の流動性を高めることができる。従って、上記掘削ノズルｎ１からの噴射の影響が十分達しないような、集砂ピット３中央よりも外側に溜まった砂が固まってしまうことを抑制することができる。なお、ラインＬ２には、制御部４からの信号によって開閉操作がされるバルブＶ２２が設けられている。
【００１９】
このような沈砂池１０において、集砂ピット３に大量の砂が流れ込む場合や、砂の流動性が悪化した場合には、ジェットポンプ５が砂を吸い込み切れなくなる閉塞状態となってしまう。このような状態を監視するため、揚砂設備１は、吸入管７における水圧と吐出管１３における水圧との差圧を計測する差圧計（差圧計測部）１９を備えている。ジェットポンプ５における砂の吸い込み効率が悪化した場合には、この差圧が降下することになるので、制御部４は、差圧計１９から計測値を受信することにより、ジェットポンプ５の吸い込み状態の悪化を検出することができる。そして、差圧の計測値が所定値以下に降下した場合には、後述するように、吸入管７に加圧水を逆流させる逆洗処理が行われて、吸い込み効率の回復が図られる。
【００２０】
以上のような揚砂設備１によって行われる揚砂方法について、図１、図２及び図３を参照しながら説明する。
【００２１】
図２に示す揚砂設備１の連続運転においては、まず、制御部４からの信号によってポンプｐ１が駆動され（Ｓ２０２）、所定時間の後、バルブＶ９，Ｖ２１が開かれる（Ｓ２０４）。なお、このとき、バルブＶ１３及びバルブＶ２２は閉じた状態である。この状態で、給水管９に設けられた圧力計２３によって圧力が計測され（Ｓ２０６）、この圧力が正常値であればバルブＶ１３が開かれる（Ｓ２０８）。なお、圧力計２３で計測される圧力が、正常値まで上昇しない場合には、バルブＶ９，Ｖ２１が閉じられ（Ｓ２１０）、ポンプｐ１が停止され（Ｓ２１２）、ポンプｐ１が故障であると判断されて（Ｓ２１４）、運転が終了される。
【００２２】
バルブＶ１３が開かれると、貯水槽１５からの水がポンプｐ１によって加圧され、加圧水として給水管９を流動する。この加圧水が加圧水室５ａから噴射室５ｂに噴射され、吐出管１３，１４を通じて沈砂池１０外部に排出される。この加圧水の流動によって吸入管７に真空状態が発生して、集砂ピット３に溜まった砂が下端開口７ａから吸い込まれる。そして、吸い込まれた砂が、給水管７、噴射室５ｂ及び吐出管１３，１４を経由し、加圧水と一緒に沈砂池１０外部に排出されることで、揚砂処理が継続的に達成される。また、給水管９から掘削ラインＬ１に分岐した加圧水は、掘削ノズルｎ１によって下端開口７ａ付近に向けて噴射されているので、下端開口７ａ付近の砂の流動性が維持され、ジェットポンプ５による円滑な砂の吸い込みが継続される。
【００２３】
このような通常運転（Ｓ２０６，Ｓ２０８，Ｓ２２０）中においては、ジェットポンプ５の砂の吸い込みの状態を監視するために、差圧計１９による差圧の計測値が、制御部４に常時送信されている（Ｓ２２０）。そして、計測値に係る差圧が所定値以上の場合（Ｓ２２０において「Ｙｅｓ」）には、差圧が正常で、ジェットポンプ５による良好な吸い込みが行われているものと判断して、通常運転が継続される（Ｓ２０６へ戻る）。一方、計測値に係る差圧が所定値未満となった場合、制御部４は、ジェットポンプ５の吸い込みの状態が悪化した（閉塞状態になった）ものと判断して、逆洗工程を行う（Ｓ２２２）。この逆洗工程の詳細については後述するが、この工程によって集砂ピット３の砂の流動性が改善され、再びジェットポンプ５の吸い込みが良好な状態となった場合には、通常運転が再開される（Ｓ２０６へ戻る）。
【００２４】
続いて、上記逆洗工程について説明する。図３に示すように、逆洗工程においては、バルブＶ１３が開かれた状態（Ｓ３０２）において、差圧計１９の計測値が正常でない場合には（Ｓ３０４において「Ｎｏ」）、バルブＶ１３が一定時間閉じられる（Ｓ３０５）。この操作により、給水管９からの加圧水は吐出管１３，１４を流動しなくなるので、この加圧水は吸入管７を下方に逆流し、集砂ピット３に噴出されることになる。この噴出がタイマーにより一定の時間Ｔ１（例えば、１〜２分程度に設定される）継続される（Ｓ３０８）と、噴出された加圧水によって集砂ピット３内の砂の流動性が改善され、再びジェットポンプ５の吸い込みが良好な状態となる。
【００２５】
しかしながら、上記のような逆洗処理では、集砂ピット３の開口７ａから近い位置では加圧水が強く噴出されて砂の流動性が改善され、ジェットポンプ５の閉塞状態も解消されるが、開口７ａから離れた位置においては、加圧水噴出の影響が少ないため、砂の流動性が完全には改善されない。このため、ジェットポンプ５の閉塞と逆洗処理とを繰り返していくうちに、開口７ａから離れた位置においては、砂の流動性が徐々に悪化し、徐々に砂が堆積し固まっていくことになる。すると、集砂ピット３における砂が流動するための有効な容積が徐々に小さくなっていき、ジェットポンプ５の閉塞が更に頻繁に起こりやすくなってしまう。
【００２６】
そこで、このような問題を解決すべく、揚砂設備１では、上記の逆洗処理を所定回数繰り返した後に、差圧計１９による差圧が所定値未満となった場合には、制御部４による、別の処理が行われる。すなわち、制御部４は、逆洗処理のためにバルブＶ１３を閉じる（Ｓ３０５）毎に、逆洗処理のカウント値Ｃｎ１をカウントアップしており（Ｓ３１０）、カウント値Ｃｎ１が所定値以上になった場合には（Ｓ３１２において「Ｙｅｓ」）、以下に説明する噴射処理を行う。ここで、カウント値Ｃｎ１とは、制御部４における制御プログラム中で用いられる変数であり、上記の逆洗処理が何回行われたかの履歴を示すものである。なお、Ｓ３１２において、Ｃｎ１値が所定値未満である場合には、再びバルブＶ１３が開かれ（Ｓ３０２）、差圧計１９の計測値が正常に回復したと判断された場合（Ｓ３０４において「Ｙｅｓ」）に、Ｃｎ１がゼロにリセットされ（Ｓ３０６）、逆洗工程が終了され通常運転に戻る（Ｓ３０７）。
【００２７】
逆洗処理が予め定められた所定回数行われた後、すなわち、Ｓ３１２において、カウント値Ｃｎ１が所定値（例えば、２〜４回に設定される）以上である場合には、制御部４は、バルブＶ１３を閉じた状態のまま、バルブＶ２２を開く（Ｓ３１４）。この操作により、給水管９からジェットポンプ５に供給される加圧水は、加圧水室５ａから噴射室５ｂに噴射された後、吐出管１３及びラインＬ２に流動する。この加圧水の噴射室５ｂへの噴射によって、吸入管７に吸引力が発生するので、集砂ピット３の砂が吸入管７に吸い込まれて、加圧水と一緒に吐出管１３及びラインＬ２を流動する。その一方で、この吐出管１３及びラインＬ２を流動する砂と水との混合流体は、噴射ノズルｎ２から集砂ピット３に噴射される。この噴射は、タイマーにより一定の時間Ｔ２（例えば、１〜５分程度に設定される）継続される（Ｓ３１６）。前述したように、噴射ノズルｎ２は、吸入管７の開口７ａから比較的離れて配置されているので、開口７ａから離れた位置に溜まった砂の流動性が、噴射ノズルｎ２からの混合流体の噴射によって改善される。
【００２８】
その後、カウント値Ｃｎ２がカウントアップされた後（Ｓ３１８）、カウント値Ｃｎ２が所定値以上であるか否かが確認される（Ｓ３２０）。ここで、カウント値Ｃｎ２とは、制御部４における制御プログラム中で用いられる変数であり、上記の噴射処理が何回行われたかの履歴を示すものである。この時、カウント値Ｃｎ２が所定値（例えば、２〜４回に設定される）以上である場合には、ポンプｐ１を停止させ（Ｓ３２２）、噴出処理のみでは回復不可能な差圧異常が発生しているものと判断され（Ｓ３２４）、運転が終了される。
【００２９】
一方、カウント値Ｃｎ２が所定値未満（Ｓ３２０において「Ｎｏ」）の場合には、バルブＶ２２を閉じ（Ｓ３２８）、バルブＶ１３を開く（Ｓ３３０）。この状態で、差圧計１９の測定値が所定値以上であるか否かが判断され（Ｓ３３２）、所定値以上（正常）である場合には、カウント値Ｃｎ２をゼロにリセットし（Ｓ３３４）、逆洗工程を終了して通常運転に戻る（Ｓ３３６）。また、Ｓ３３２において、差圧計１９による差圧が所定値以上に回復していない場合には（Ｓ３１４において「Ｎｏ」）、Ｓ３１４に戻り噴射処理が繰り返されて、Ｃｎ２が更にカウントアップされることになる。
【００３０】
以上のように、揚砂設備１では、逆洗処理（Ｓ３０２〜Ｓ３１２）が所定回数行われる毎に、噴射処理（Ｓ３１４〜Ｓ３３２）が１度行われることになる。したがって、逆洗処理による水の噴射の影響が及びにくいような、開口７ａから離れた位置に溜まった砂が固まってしまうことが抑制される。その結果、集砂ピット３において砂を流動させるための有効な容積が十分に確保されるので、ジェットポンプの閉塞を効果的に抑制することができる。また、噴射処理は、逆洗処理が所定回数行われる毎に１回ずつ行われるので、逆洗処理が行われる毎に噴射処理を毎回行う場合に比較して、揚砂を行う時間を長く確保することができる。また、揚砂設備１では、噴射ノズルｎ２がラインＬ２を介して吐出管１３に連結されており、噴射処理においては、この吐出管１３を流動する混合流体を噴射ノズルｎ２から噴射することにしているので、バルブの開閉操作のみで上記噴射処理を行うことができる。なお、この揚砂設備１における逆洗処理の上記所定回数は、複数とすることが好ましく、具体的には、２〜４回とするのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る揚砂設備の一実施形態を示す図である。
【図２】図１の揚砂設備の連続運転のフロー図である。
【図３】図１の揚砂設備の逆洗工程のフロー図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…揚砂設備、３…集砂ピット、４…制御部、５…ジェットポンプ、７…吸入管、９…給水管、１０…沈砂池、１３…吐出管、１９…差圧計（差圧計測部）、ｎ２…噴射ノズル（噴射部）。
【図１】
2007111683.tif 000003
【図２】
2007111683.tif 000004
【図３】
2007111683.tif 000005